CN108803247A - 极紫外光源产生方法 - Google Patents

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CN108803247A CN201810402860.6A CN201810402860A CN108803247A CN 108803247 A CN108803247 A CN 108803247A CN 201810402860 A CN201810402860 A CN 201810402860A CN 108803247 A CN108803247 A CN 108803247A
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傅中其
刘柏村
陈立锐
郑博中
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    • H05G2/005—X-ray radiation generated from plasma being produced from a liquid or gas containing a metal as principal radiation generating component

Abstract

一种极紫外光源产生方法。一种极紫外光源，其包括配置为用以产生第一预脉冲激光光束、第二预脉冲激光光束、及主脉冲激光光束的激光光源。在一些实施例中，在极紫外光容器内使用第一预脉冲激光光束照射液滴以形成重成形液滴。在一些例子中，液滴包括锡液滴。在多种实施例中，随后通过使用第二预脉冲激光光束照射重成形液滴以形成种子等离子体。随后，且在一些例子中，使用主脉冲激光光束照射种子等离子体以加热种子等离子体，进而产生极紫外光。

Description

极紫外光源产生方法
技术领域
本发明实施例涉及一种极紫外光源产生方法，且特别涉及一种有三重脉冲的极紫外光源产生方法。
背景技术
电子工业已经历了对更小、更快、并同时能够支持更多的日益复杂和精巧的功能的电子设备日益增长需求。因此，半导体行业中存在着低制造成本、高性能和低功率集成电路(integrated circuits，ICs)的持续趋势。至今为止，这些目标在很大程度上是通过缩小半导体集成电路尺寸(例如最小特征尺寸)，并从而提高生产效率和降低相关成本以实现。然而，这种尺寸缩放也造成半导体制造工艺的复杂性增加。因此，需要半导体制造工艺和技术的类似进步以实现半导体集成电路和装置的持续发展。
仅作为一个范例，在半导体光刻工艺中，可使用光刻模板(如光罩(photomasks，光掩膜)或倍缩光罩(reticles，掩膜))以将图案光学地转移到基板上。举例来说，可以通过将辐射源通过介于中间的光罩或倍缩光罩投影到具有感光材料(例如光刻胶)涂层的基板上来实现这种工艺。通过这种光刻工艺而图案化的最小特征尺寸受到了投影辐射源的波长限制。有鉴于此，已引入了极紫外光(extreme ultraviolet，EUV)辐射源和光刻工艺。在今日，极紫外光系统可以使用激光等离子体(laser produced plasma，LPP，激光生成等离子体)的极紫外光源来产生极紫外光。然而，这种系统的低转换效率和极紫外光源功率性能仍然是关键挑战，并且其分别对每次曝光和输出量的成本有直接影响。因此，现有的激光等离子体的极紫外光源在各方面都未被证明完全令人满意。
发明内容
本发明的实施例之一描述了一种方法，包括使用第一预脉冲激光光束在极紫外光容器中照射液滴以形成重成形液滴。在多种实施例中，通过使用第二预脉冲激光光束照射重成形液滴以形成种子等离子体。随后，及在一些例子中，通过使用主脉冲激光光束照射种子等离子体以加热种子等离子体，进而产生极紫外光。
在另一个实施例中，讨论了一种方法，包括通过使用具有第一波长的第一激光脉冲在极紫外光容器中照射目标，以在极紫外光容器中照射等离子体。在多种例子中，在使用第一激光脉冲照射目标后且在第一延迟时间后，通过使用具有第二波长的第二激光脉冲照射等离子体以加热等离子体，其中第二波长比第一波长来得长。在一些实施例中，通过加热的等离子体产生极紫外光。
在又一实施例中，讨论了极紫外光源，包括配置为用以产生第一预脉冲激光光束、第二预脉冲激光光束、及主脉冲激光光束的激光光源。在多种实施例中，极紫外光源还包括极紫外光容器，极紫外光容器包括液滴产生器，液滴产生器在极紫外光容器中提供锡液滴。此外，在一些实施例中，极紫外光源包括收集器，在极紫外光容器中的照射区具有第一焦点，且在中间聚焦区有第二焦点。举例来说极紫外光源配置为用以在极紫外光容器中的照射区使用第一预脉冲激光光束照射锡液滴以形成重成形液滴。在一些范例中，极紫外光源配置为用以使用第二预脉冲激光光束照射重成形液滴以形成种子等离子体。随后，在一些实施例中，极紫外光源配置为用以使用主脉冲激光光束加热种子等离子体，以产生从极紫外光容器通过中间聚焦区输出的极紫外光。
附图说明
以下将配合说明书附图详述本发明的实施例。应注意的是，依据在业界的标准做法，多种特征并未按照比例示出且仅用以说明例示。事实上，可能任意地放大或缩小元件的尺寸，以清楚地表现出本发明的特征。
图1是根据一些实施例的包括示例性极紫外光容器的极紫外光源的示意图。
图2是时域和空域中的示例性双重脉冲方案的示意图。
图3是根据一些实施例的时域和空域中的示例性三重脉冲方案的示意图。
图4示出根据一些实施例的描绘双重脉冲方案和三重脉冲方案的激光等离子体产生极紫外光工艺的流程。
图5A和图5B示出根据一些实施例的光场电离(optical field ionization，OFI，光场感生电离)工艺的图示。
图6示出根据一些实施例的可能在光场电离等离子体产生工艺期间发生的电离过程的范例。
图7示出在反韧致辐射吸收(inverse Bremsstrahlung absorption，IBA)期间发生的机构的描述。
图8是根据一些实施例的光刻系统的示意图。
附图标记说明：
100～极紫外光源
102～激光光源
104～激光光束
106～聚焦系统
108～极紫外光容器
110～液滴产生器
112～液滴捕集器
114～收集器
116～照射区
118～中间聚焦区
120～极紫外光刻系统
122～计量设备
124～极紫外光
202～预脉冲
204～主脉冲
206～箭头
208～前脚
302～第一预脉冲
304～主脉冲
306～第二预脉冲
800～光刻系统
802～辐射源
804～照明器
806～掩模载台
808～反射掩模
810～投影光学件
812～光瞳相位调制器
814～光瞳平面
816～半导体基板
818～基板载台
MP～主脉冲
PP～预脉冲
ΔX～距离
ΔZ～距离
具体实施方式
以下公开许多不同的实施方法或是范例来实行所提供的标的的不同特征，以下描述具体的元件及其排列的实施例以阐述本发明。当然这些实施例仅用以例示，且不该以此限定本发明的范围。举例来说，在说明书中提到第一特征形成于第二特征之上，其包括第一特征与第二特征是直接接触的实施例，另外也包括于第一特征与第二特征之间另外有其他特征的实施例，亦即，第一特征与第二特征并非直接接触。此外，在不同实施例中可能使用重复的标号或标示，这些重复仅为了简单清楚地叙述本发明，不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。
此外，其中可能用到与空间相关用词，例如“在…下方”、“下方”、“较低的”、“上方”、“较高的”及类似的用词，这些空间相关用词为了便于描述图示中一个(些)元件或特征与另一个(些)元件或特征之间的关系，这些空间相关用词包括使用中或操作中的装置的不同方位，以及附图中所描述的方位。当装置被转向不同方位时(旋转90度或其他方位)，则其中所使用的空间相关形容词也将依转向后的方位来解释。此外，在整个本发明中，可以互换使用术语“掩模(罩幕)”、“光罩”和“倍缩掩模”以代表光刻模板，例如极紫外光掩模。而且在本发明中，术语“预脉冲”、“第一预脉冲”、“第二预脉冲”和“主脉冲”有时可以与术语“预脉冲激光光束”、“第一预脉冲激光光束”、“第二预脉冲激光光束”和“主脉冲激光光束”互换使用。
随着半导体集成电路(ICs)的最小特征尺寸不断缩小，人们对使用具有较短波长的辐射源的光刻系统和工艺持续具有很大的兴趣。有鉴于此，已经引入了极紫外光(EUV)辐射源、工艺和系统(如参照图8讨论的光刻系统800)。在今日，许多极紫外光系统使用激光等离子体(LPP)的极紫外光源来产生极紫外光。然而，这种系统的低转换效率和稳定的极紫外光源输出功率仍然是关键挑战，并且其对输出量有直接影响。因此，对于利用有限的激光输入功率来放大稳定的极紫外光源输出功率来说，产生激光等离子体极紫外光的转换效率的改善是关键的。举例来说，光刻光源增加转换效率的益处包括增加的晶圆产量，并同时减少极紫外光源容器的锡污染。此外，可减少电力消耗以降低营运成本。一般来说，本发明实施例提供了一种增强等离子体加热以提高产生具有较少锡污染的激光等离子体(LPP)极紫外光(EUV)转换效率的光学方法。举例来说，在一些实施例中，通过本文公开的方法改进激光等离子体的极紫外光转换效率及稳定性可造成较少的锡污染。
参照图1，其中示出包括示例性极紫外光容器的极紫外光源的示意图。在一些实施例中，极紫外光源100可包括激光等离子体的极紫外光源。从而，如图所示且在一些实施例中，极紫外光源100可包括产生激光光束104的激光光源102(如CO2激光)。然后可以通过光束传输和聚焦系统106将激光光束104引导至极紫外光容器108。在多种实施例中，极紫外光容器108还包括液滴产生器110和液滴捕集器112。在一些情况下，液滴产生器110将锡或锡化合物的液滴提供到极紫外光容器108中。此外，极紫外光容器108可以包括一或多个光学元件，例如收集器114。在一些实施例中，收集器114可包括法向入射反射器(normalincidence reflector)，其例如实现为多层镜(multilayer mirror，MLM)。举例来说，收集器114可包括涂覆有Mo/Si多层的碳化硅(SiC)基板。在一些情况下，可以在多层镜的每个界面处形成一或多层阻障层，例如以阻止由热造成的层间扩散。在一些范例中，其他基板材料(如Al、Si或其他类型的基板材料)可以用于收集器114。在一些实施例中，收集器114包括光圈，激光光束104可以穿过上述光圈并照射液滴产生器110产生的液滴，从而在照射区116处产生等离子体。举例来说，激光光束104可以使用双重脉冲方案(如在一些现今的系统中)或三重脉冲方案(如根据此处公开的实施例)照射液滴，随后将对其更详细地描述。在一些实施例中，收集器114可以在照射区116处具有第一焦点并且在中间聚焦区118处具有第二焦点。举例来说，在照射区116产生的等离子体产生极紫外光124，其由收集器114收集，且通过中间聚焦区118并从极紫外光容器108输出。从那里可将极紫外光124传输到用于处理半导体基板(如参考图8所讨论的半导体基板)的极紫外光刻系统120。在一些实施例中，极紫外光容器108还可以包括计量设备122。
如上所述，并且在至少一些现今的系统中，使用双重脉冲方案来照射由液滴产生器110产生的液滴。请参照图2，其中示出了时域和空域中的示例性双重脉冲方案的示意图。一般来说，双重脉冲方案涉及使用预脉冲(pre-pulse，PP)202来重新成形由液滴产生器110产生的锡液滴，并使用单独的主脉冲(main pulse，MP)204来产生等离子体并产生极紫外光。在一些情况下，预脉冲202可以具有在大约几十皮秒和几百纳秒间的持续时间。在一些范例中，预脉冲202和主脉冲204之间的时间延迟可为几微秒(如3-4微秒)，并且主脉冲204的持续时间可为大约几十纳秒。在多种范例中，由液滴产生器110产生的锡液滴可以具有大约几十微米的尺寸(如直径)，而主脉冲204激光光束的焦点尺寸可以比液滴直径大得多。通过使用预脉冲202，锡液滴可以从液滴重新成形为圆盘状、圆顶状、云状、或雾状，其具有与主脉冲204的焦点尺寸相似的尺寸并且更好地匹配于主脉冲204的焦点尺寸，由于改善了主脉冲能量的吸收，从而提高了极紫外光转换效率。换句话说，激光预脉冲202用于驱动落下的锡液滴目标，以在数微秒内通过热力学演变产生锡雾。锡液滴的演变在空域中在图2中通过沿着由箭头206指示的路径的虚线圆圈/椭圆示意性地示出。在预脉冲202对锡液滴重新成形之后，主激光脉冲(MP)204用于与锡雾反应以产生极紫外光。锡雾可以改善激光穿透锡靶的吸收或相互作用，并减少反射，从而有效提高转换效率。
在至少一些现今的系统中，并且相对于主脉冲204，主脉冲的前脚208可以通过光学电离(如多光子电离(multi-photon ionization))用于形成预制(preformed)等离子体或种子等离子体。在由主脉冲204的持续时间确定的固定延迟的情况下，预制锡等离子体随后通过反韧致辐射吸收(Bremsstrahlung absorption)被主激光脉冲204加热。在多种范例中，这种等离子体加热可包括具有碰撞电离和等离子体膨胀的反馈回路，以在碰撞-辐射平衡(collisional-radiation equilibrium，CRE)下产生热且密集的锡等离子体。最后举例来说，极紫外光主要通过线发射(line emission)来发射。在当前方法和系统面临的挑战中，种子等离子体形成(如通过多光子电离)和等离子体加热(如通过反韧致辐射吸收)之间的时间延迟不能被改变，由于这两种功能(例如种子等离子体形成和等离子体加热)仅使用主脉冲。因此，无法通过调整通过流体动力学等离子体演变的时间延迟来优化初始预制或种子等离子体。因此，等离子体加热的效率以及产生激光等离子体极紫外光的转换效率无法进一步提高。反韧致辐射吸收(IBA)系数(kIB)的解析式定义
其中Z是离子的离子化状态，ne是电子密度，ni是离子密度，e是电荷单位，c是光速，v是激光频率(ω＝2πv)，me是电子质量，kB是波兹曼常数，Te是电子温度，vp是等离子体频率(ωp＝2πvp，lnΛ＝ln(vT/ωppmin)，其中vT是电子的热速度，且其中是普朗克常数除以2π。根据上面给出的反韧致辐射吸收方程，等离子体加热的效率取决于等离子体密度和温度，且初始条件是由主激光脉冲前脚撞击锡雾引起的种子锡等离子体的瞬态时空分布(transient spatiotemporal distribution)。因此，现有的激光等离子体极紫外光源在各方面都未被证明完全令人满意。
本发明的实施例提供了优于现有技术的优点，但应理解，其他实施例可以提供不同的优点，而并非所有优点都必须在本文中讨论，并且对于所有实施例都不需要特别的优点。举例来说，本发明的实施例提供了三重脉冲方案(如提供作为极紫外光源100的一部分)，其包括第一预脉冲光束(如其可为上述的预脉冲光束)、第二预脉冲光束和主脉冲。在一些实施例中，第二预脉冲设计成在时域中在原始预脉冲和主脉冲之间实施。在多种实施例中，第二预脉冲可以做为等离子体点火器，并且主脉冲可以做为等离子体加热器以产生热且密集并且用于产生极紫外光的等离子体。在一些实施例中，如上所述，仍然可以使用第一预脉冲来重新成形锡液滴。在一些范例中，可调整等离子体点火器(如第二预脉冲)和加热器(例如主脉冲)间的时间延迟，以不仅优化等离子体加热的效率和极紫外光转换效率，而且更提供用于高稳定性的更大操作窗口。举例来说，在一些情况下，第二预脉冲和主脉冲之间的时间延迟可以在大约10-100ns之间(如当驱动激光波长接近大约1微米时)。若波长越长，则时间延迟越长。在一些实施例中，较长的激光波长可以用于等离子体加热器(如主脉冲)，其脉冲的前沿部分的基座(pedestal)够干净(如高功率CO2激光的1.064μm的波长、10.59μm的波长、或者更大的波长)，并且较短的激光波长可以用于等离子体点火器(如第二预脉冲)，如通过谐波(harmonic)产生约257nm波长的固态激光。在一些情况下，等离子体点火器具有小于257nm的波长。在一些实施例中，等离子体点火器的脉冲持续时间(如第二预脉冲)对于高强度的光场电离(如穿隧(tunneling)电离)可能较短(如在皮秒到飞秒的范围内)。
作为说明，并参照图3，其中图示了根据本发明的多种实施例的时域和空域两者中的示例性三重脉冲方案的示意图。应注意的是，图3的三重脉冲方案共享图2的双重脉冲方案的多种属性，其中显著的差异是添加了第二预脉冲。因此，根据多种实施例，本文公开的三重脉冲方案包括第一预脉冲(PP)302，其可与预脉冲202类似，并且可以类似地用于重新成形由液滴产生器110产生的锡液滴。在多种实施例中，三重脉冲方案还包括单独的主脉冲(MP)304，其在一些方面与主脉冲204类似。此外，在一些实施例中并且与双重脉冲方案不同，三重脉冲方案包括第二预脉冲(PP)306。如上所述，可在时域中在第一预脉冲302和主脉冲304间实现第二预脉冲306。如下面更详细讨论的，第二预脉冲306可以用作等离子体点火器，并且主脉冲304可以用作等离子体加热器以产生热和密集的等离子体和产生极紫外光。举例来说，第一预脉冲302、第二预脉冲306和主脉冲304中每一者之间的持续时间和时间延迟可如前所述。
与使用用于种子等离子体形成和等离子体加热的主脉冲的双重脉冲方案相比，三重脉冲方案分离了这两个功能。举例来说，用作等离子体点火器(例如形成种子等离子体)的第二预脉冲306在一些情况下可以做为与双重脉冲方案中的主脉冲的前脚208类似的功能，而主脉冲304用作等离子体加热器。通过分离第二预脉冲306和主脉冲304之间的种子等离子体形成和等离子体加热功能，三重脉冲方案提供了等离子体点火器(如第二预脉冲)和加热器(如主脉冲)间的时间延迟优化。举例来说，且在一些实施例中，第二预脉冲与主脉冲之间的时间延迟可以介于约10-100ns之间。通过提供上述时间延迟的优化，本发明的实施例将提供增强的激光等离子体产生极紫外光的转换效率和通过优化等离子体加热效率来加大源的功率。一般来说，本文公开的三重脉冲方案例如通过提供对第二预脉冲的功率、持续时间和延迟的控制(如调谐(tuning))来提供对种子等离子体形成的完全控制。还应注意的是，在一些情况下，第二预脉冲可以实现为单脉冲或脉冲串(pulse train)。而且，在多种实施例中，可由相同或不同的激光源产生第一预脉冲、第二预脉冲和主脉冲中的每一者。此外，通过具有非常短的波长(如257nm)的等离子体点火器(如第二预脉冲306)，用于产生种子等离子体的离子化速率得到增强，这也提供了针对由等离子体加热器(如主脉冲304)在较长波长(如10.59μm)的前沿部分的残余基座驱动的背景电离的增强/保护。此外，本文公开的的三重脉冲方案包括具有非常短持续时间(如在皮秒到飞秒范围内)的等离子体点火器(如第二预脉冲306)，其不仅通过穿隧电离而非多光子电离来增加激光焦点强度以获得更高的电离率，而且还产生具有精确时空分布的种子等离子体。此外，所产生的种子等离子体可以不受激光源和应用的热效应影响。再者，当主脉冲以多种入射角撞击在锡雾上时，本文所公开的方法通过对用于稳定的产生极紫外光的预制等离子体进行成形来减轻对产生极紫外光的转换效率的影响。在一些实施例中，使用本文描述的三重脉冲方案可以提供1.5倍至2倍的激光等离子体极紫外光转换效率的改进。本领域技术人士将理解如本文所述的方法和系统的其他好处和优点，并且所描述的实施例不代表限制超出所附权利要求中具体列举的范围。
现在参考图4，其中图示了根据一些实施例的描绘用于双重脉冲方案和三重脉冲方案的激光等离子体产生极紫外光工艺的流程图(如方法的流程图)。图4示意性地示出产生预制或种子等离子体、产生热密集等离子体、发射极紫外光及辐射传输的步骤。具体来说，且根据一些实施例，图4示出如前所述的在三重脉冲方案中使用的等离子体点火器(如第二预脉冲)的时间位置。如上所述，本文公开的三重脉冲方案提供了等离子体点火器(如第二预脉冲)和加热器(例如主脉冲)之间时间延迟的优化，从而提供改善的极紫外光转换效率。参照图5A和图5B，其中示出根据一些实施例的光场电离(OFI)工艺的描述。在一些情况下，可由提供用于电子-离子碰撞的高强度激光发生直接电离，其中这种工艺的时间尺度可远小于激光脉冲的持续时间。此外，在多种实施例中，自由电子动能可以等于吸收的光子能量减去束缚的电子键结能(EB)。图6提供了在光场电离等离子体产生工艺期间可能发生的电离过程的范例。如上所述，现有的双脉冲方案可能遭受由主脉冲的前脚驱动的固定种子等离子体。或者，本文公开的实施例提供由等离子体点火器(如第二预脉冲)驱动的可调种子等离子体。更一般地，本文中公开的实施例通过例如提供三重脉冲方案并且包括提供对第二预脉冲的功率、持续时间、以及延迟控制(如调谐)，来完成对预制等离子体(例如种子等离子体)形成的控制。还应该注意的是，在一些情况下，第二预脉冲可以被实现为单个脉冲或脉冲串。而且，在多种实施例中，可以由相同或不同的激光源产生第一预脉冲、第二预脉冲和主脉冲中的每一者。参照图7，其中图示了如上所讨论的在反韧致辐射吸收(IBA)期间发生的机构以及反韧致辐射吸收系数(kIB)的分析方程的描述。在一些实施例中，在反韧致辐射吸收工艺中，激光可经由电子通过非弹性碰撞将能量递送至重离子(如以加热等离子体)。在一些情况下，对于更高的等离子体密度、更低的电子温度和约1010-1012W/cm2的激光的光强度来说，反韧致辐射吸收工艺可能更有效率。在多种实施例中，等离子体加热的效率取决于等离子体密度和温度，并且其初始条件是由可调节等离子体点火器(如第二预脉冲)驱动的种子锡等离子体的瞬态时空分布。因此，本发明的实施例提供了增强的等离子体种子形成以及增强的等离子体加热效率。
如前所述，包括三重脉冲方案的上述系统和方法可用于为光刻系统提供极紫外光源。作为说明，并参照图8，其中提供了根据一些实施例的示例性光刻系统800的示意图。光刻系统800也可以统称为扫描仪，其可操作以执行包括用相应的辐射源进行曝光并且处于特定的曝光模式的光刻工艺。在至少一些本实施例中，光刻系统800包括设计成通过极紫外光(如通过极紫外光容器所提供)来曝光刻胶抗层的极紫外光刻系统。因此，在多种实施例中，阻抗层包括对极紫外光敏感的材料(如极紫外光光刻胶)。图8的光刻系统800包括多个子系统，如辐射源802(如同图1的极紫外光源100)、照明器804、配置为用于收容掩模808的掩模载台806、投影光学件810以及配置为用于收容半导体基板816的基板载台818。光刻系统800的操作的一般描述可如下所述：将来自辐射源802的极紫外光引导到照明器804(其包括一组反射镜)并投影到反射掩模808上。反射的掩模图像被指向到投影光学件810，投影光学件810聚焦极紫外光并将极紫外光投影到半导体基板816上以曝光在其上沉积的极紫外光光刻胶层。此外，在多种范例中，光刻系统800的每个子系统可以例如容纳在高真空环境中并且因此在高真空环境内操作，以减少极紫外光的大气吸收。
在此处描述的实施例中，可使用辐射源802以产生极紫外光。在一些实施例中，辐射源802包括等离子体源，如放电生成等离子体(discharge produced plasma，DPP)或激光等离子体(LPP)。在一些范例中，极紫外光可以包括具有范围从约1nm至约100nm的波长的光。在一个特定范例中，辐射源802产生具有以约13.5nm为中心的波长的极紫外光。因此，辐射源802也可以称为极紫外光辐射源802。在一些实施例中，辐射源802还包括收集器，其可用于收集从等离子体源产生的极紫外光并且将极紫外光导向如照明器804的成像光学件。
如上所述，来自辐射源802的光被导向照明器804。在一些实施例中，照明器804可以包括反射光学件(如用于极紫外光刻系统800)，如单个镜子或具有多个镜子的镜子系统，以将来自辐射源802的光导向到遮掩模载台806上，特别是导向到固定在掩模载台806上的掩模808上。在一些范例中，照明器804可包括波带板(zone plate)以例如改善极紫外光的聚焦。在一些实施例中，照明器804可以配置为用以根据特定的光瞳形状，且包括例如偶极形(dipole shape)、四极形(quadrapole shape)、环形(annular shape)、单光束形(singlebeam shape)、多光束形(multiple beam shape)、及/或其组合，以对通过其中的极紫外光进行成形。在一些实施例中，可操作照明器804以将镜子配置为(即照明器804的镜子)向掩模808提供期望的照明。在一个范例中，照明器804的镜子可配置成将极紫外光反射到不同的照明位置。在一些实施例中，在照明器804之前的阶段可以额外地包括可用于将极紫外光引导到照明器804的镜子内的不同照明位置的其他可配置镜子。在一些实施例中，照明器804配置为向掩模808提供轴上照明(on-axis illumination，ONI)。在一些实施例中，照明器804配置为向掩模808提供离轴照明(off-axis illumination，OAI)。应注意的是，在极紫外光刻系统800中使用的光学件，特别是用于照明器804和投影光学件810的光学件可包括具有称为布拉格反射器(Bragg reflectors)的多层薄膜涂层的镜子。举例来说，这种多层薄膜涂层可包括Mo和Si的交替层，其在极紫外光波长(如约13nm)处提供高反射率。
如上所述，光刻系统800还包括配置成用于固定掩模808的掩模载台806。由于光刻系统800可以容纳在高真空环境中并且因此在高真空环境内操作，所以掩模载台806可以包括用于固定掩模808的静电吸盘(electrostatic chuck，e-chuck)。与极紫外光刻系统800的光学件一样，掩模808也是反射性的。如图8的例子所示，光从掩模808反射并且朝向投影光学件810，投影光学件810收集从掩模808反射的极紫外光。举例来说，由投影光学件810收集的(从掩模808反射的)极紫外光携带由掩模808定义的图案的图像。在多种实施例中，投影光学件810用于将掩模808的图案成像到固定在光刻系统800的基板载台818上的半导体基板816上。具体来说，在多种实施例中，投影光学件810将所收集的极紫外光聚焦，并将极紫外光投影到半导体基板816上，以曝光沉积在半导体基板816上的极紫外光光刻胶层。如上所述，投影光学件810可以包括如在极紫外光刻系统(例如光刻系统800)中使用的反射光学件。在一些实施例中，照明器804和投影光学件810统称为光刻系统800的光学模块。
在一些实施例中，光刻系统800还包括光瞳相位调制器(pupil phase modulator)812以调制从掩模808指向的极紫外光的光学相位，使得上述光具有沿着投影光瞳平面814的相位分布。在一些实施例中，光瞳相位调制器812包括用于调整用于相位调制的投影光学件810的反射镜的机构。举例来说，在一些实施例中，投影光学件810的镜子可配置成通过光瞳相位调制器812反射极紫外光，从而调制通过投影光学件810的光的相位。在一些实施例中，光瞳相位调制器812利用放置在投影光瞳平面814上的光瞳滤波器。举例来说，光瞳滤波器可以用于过滤从掩模808反射的极紫外光的特定空间频率分量。在一些实施例中，光瞳滤光器可以用作相位光瞳滤光器，其调制导引通过投影光学件810的光的相位分布。
如上所述，光刻系统800还包括用于固定将图案画的半导体基板816的基板载台818。在多种实施例中，半导体基板816包括半导体晶圆，例如硅晶圆、锗晶圆、硅锗晶圆、III-V族晶圆或如上所述或本领域已知的其他类型的晶圆。半导体基板816可以涂覆有对极紫外光敏感的阻抗层(如极紫外光光刻胶层)。极紫外光光刻胶可具有严格的性能标准。为了说明，可将极紫外光光刻胶设计为提供至少约22nm的分辨率、至少约2nm的线宽粗糙度(line-width roughness，LWR)、并且具有至少约15mJ/cm2的灵敏度。在本文描述的实施例中，光刻系统800的多种子系统(包括上述的子系统)被整合并且可操作以执行包括极紫外光刻工艺的光刻曝光工艺。当然，光刻系统800可还包括可与本文描述的一个或多个子系统或组件整合(或耦接)的其他模块或子系统。
本文描述的多种实施例相对于现有技术提供了一些优点。应理解的是并非所有的优点都必须在此讨论，对于所有的实施例都不需要特别的优点，且其他实施例可以提供不同的优点。举例来说，本文讨论的实施例提供了三重脉冲方案，其包括第一预脉冲光束、第二预脉冲光束和主脉冲。在多种实施例中，第二预脉冲设计成在时域中在预脉冲和主脉冲之间实现。在多种实施例中，第二预脉冲可以用作等离子体点火器，并且主脉冲可以用作等离子体加热器，以产生热和密集的等离子体并且用于产生极紫外光。通过分离在第二预脉冲和主脉冲之间的种子等离子体形成和等离子体加热功能，本文所公开的三重脉冲方案提供了等离子体点火器(如第二预脉冲)和加热器(如主脉冲)之间的时间延迟的优化。此外，通过提供上述延迟时间的优化，本发明的实施例将提供增强的激光等离子体产生极紫外光的转换效率和优化等离子体加热效率。此外，本文公开的三重脉冲方案通常例如通过提供对第二预脉冲的功率、持续时间和延迟的控制(如调谐)来完全控制种子等离子体的形成。因此，本发明的实施例用于克服至少一些现有产生极紫外光技术的多种缺点。
因此，本发明的实施例之一描述了一种方法，包括使用第一预脉冲激光光束在极紫外光(EUV)容器中照射液滴以形成重成形液滴。在多种实施例中，通过使用第二预脉冲激光光束照射重成形液滴以形成种子等离子体。随后，及在一些例子中，通过使用主脉冲激光光束照射种子等离子体以加热种子等离子体，进而产生极紫外光。
在另一个实施例中，讨论了一种方法，包括通过使用具有第一波长的第一激光脉冲在极紫外光(EUV容器中照射目标，以在极紫外光容器中照射等离子体。在多种例子中，在使用第一激光脉冲照射目标后且在第一延迟时间后，通过使用具有第二波长的第二激光脉冲照射等离子体以加热等离子体，其中第二波长比第一波长来得长。在一些实施例中，通过加热的等离子体产生极紫外光。
在又一实施例中，讨论了极紫外光源，包括配置为用以产生第一预脉冲激光光束、第二预脉冲激光光束、及主脉冲激光光束的激光光源。在多种实施例中，极紫外光源还包括极紫外光容器，极紫外光容器包括液滴产生器，液滴产生器在极紫外光容器中提供锡液滴。此外，在一些实施例中，极紫外光源包括收集器，在极紫外光容器中的照射区具有第一焦点，且在中间聚焦区有第二焦点。举例来说极紫外光源配置为用以在极紫外光容器中的照射区使用第一预脉冲激光光束照射锡液滴以形成重成形液滴。在一些范例中，极紫外光源配置为用以使用第二预脉冲激光光束照射重成形液滴以形成种子等离子体。随后，在一些实施例中，极紫外光源配置为用以使用主脉冲激光光束加热种子等离子体，以产生从极紫外光容器通过中间聚焦区输出的极紫外光。
如本发明一实施例所述的极紫外光源产生方法，其中液滴包括锡液滴。
如本发明一实施例所述的极紫外光源产生方法，其中重成形液滴包括盘状、圆顶状、云状、或雾状。
如本发明一实施例所述的极紫外光源产生方法，其中第二预脉冲激光光束及主脉冲激光光束之间的时间延迟介于约10及100纳秒间。
如本发明一实施例所述的极紫外光源产生方法，其中第二预脉冲激光光束具有第一波长，且其中主脉冲激光光束具有第二波长，第二波长比第一波长来得长。
如本发明一实施例所述的极紫外光源产生方法，其中第一波长是等于或小于257纳米，且其中第二波长等于或大于1.064微米或10.59微米。
如本发明一实施例所述的极紫外光源产生方法，其中第二预脉冲激光光束的持续时间介于飞秒到皮秒的范围间。
如本发明一实施例所述的极紫外光源产生方法，其中第二预脉冲激光光束照射等离子体以形成种子等离子体。
如本发明一实施例所述的极紫外光源产生方法，其中第二预脉冲激光光束实现为单脉冲或脉冲串的其中一者。
如本发明一实施例所述的极紫外光源产生方法，其中种子等离子体的形成通过调整第二预脉冲激光光束的功率、持续时间、及延迟的至少一者而控制。
如本发明一实施例所述的极紫外光源产生方法，其中第一预脉冲激光光束、第二预脉冲激光光束、及主脉冲激光光束的每一者是通过相同或不同激光光源所产生。
如本发明另一实施例所述的极紫外光源产生方法，还包括在照射等离子体前，使用第二激光脉冲照射目标以重成形目标；以及在重成形目标后且在比第一延迟时间长的第二延迟时间后，照射等离子体。
如本发明另一实施例所述的极紫外光源产生方法，其中目标包括锡液滴。
如本发明另一实施例所述的极紫外光源产生方法，其中第一延迟时间介于约10纳秒及100纳秒间。
如本发明另一实施例所述的极紫外光源产生方法，其中第一波长约为257纳米，且其中第二波长约为10.59微米。
如本发明又一实施例所述的极紫外光源，其中第二预脉冲激光光束及主脉冲激光光束间的时间延迟介于约10纳秒及100纳秒间。
如本发明又一实施例所述的极紫外光源，其中第二预脉冲激光光束具有第一波长，且其中主脉冲激光光束具有第二波长，第二波长比第一波长来得长。
如本发明又一实施例所述的极紫外光源，其中激光光源包括多个激光光源。
上述内容概述许多实施例的特征，因此任何所属技术领域中技术人员，可更加理解本发明的各面向。任何所属技术领域中技术人员，可能无困难地以本发明为基础，设计或修改其他工艺及结构，以达到与本发明实施例相同的目的及/或得到相同的优点。任何所属技术领域中技术人员也应了解，在不脱离本发明的精神和范围内做不同改变、代替及修改，如此等效的创造并没有超出本发明的精神及范围。

Claims (1)

1.一种极紫外光源产生方法，包括：
使用一第一预脉冲激光光束在一极紫外光容器中照射一液滴以形成一重成形液滴；
通过使用一第二预脉冲激光光束照射该重成形液滴以形成一种子等离子体；
通过使用一主脉冲激光光束照射该种子等离子体以加热该种子等离子体，进而产生极紫外光。
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